菌核病是由核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）引起的重要作物病害之一。由于其全球分布广泛且宿主范围广，核盘菌通过形成休眠结构在环境中持久存在，这增加了防治难度。在此背景下，生物防治成为抑制病原菌和促进植物生长的可持续策略。为探索这一途径，研究人员筛选了九株芽孢杆菌属（Bacillus spp.）菌株，评估其控制核盘菌 SSF 菌株及促进普通菜豆（Phaseolus vulgaris L.）生长的能力。所有菌株均表现出对核盘菌 SSF 菌株的拮抗活性，这通过包括双培养和无细胞上清液（CFS）测试在内的体外拮抗实验以及挥发性有机化合物（VOCs）暴露实验得到证实，表明涉及多种拮抗机制。此外，这些菌株表现出关键的体内外生防特性，如产生细胞壁降解酶和铁载体。温室试验证实了选定菌株在控制菌核病和促进菜豆生长方面的功效。EVSA、BERA II 和 BEFA I 分离株表现突出，它们使接种了核盘菌的植物得以存活，且不影响种子萌发。细菌混合接种（EVSA、BERA II 和 BEFA I）以及单独使用 EVSA 菌株均促进了菜豆植株的地上部和根部发育。EVSA 表现出多功能活性，结合了对核盘菌 SSF 菌株的有效抑制和植物生长促进作用，使其成为开发用于菌核病可持续管理的生物接种剂的有希望的候选者。
**研究背景与意义**
植物病原真菌是农业中最具破坏性的微生物因子之一，导致作物产量严重损失，威胁粮食安全。普通菜豆（Phaseolus vulgaris L.）是全球重要的粮食作物，极易受到多种病原体侵袭，其中由核盘菌（Sclerotinia sclerotiorum）引起的菌核病（White mold）危害尤为严重。核盘菌是一种具有全球分布的坏死性真菌，能感染超过 500 种植物，其形成的菌核（sclerotia）作为抗逆性强的休眠结构，可在土壤中存活长达十年，导致病害难以根除。目前农业生产中主要依赖化学杀菌剂进行防治，但这引发了环境污染、非靶标生物受损及病原菌抗药性增加等严峻问题。因此，开发高效且环境友好的替代防控策略迫在眉睫。生物防治因子（BCAs），特别是芽孢杆菌属（Bacillus spp.），因其广谱拮抗活性、环境耐受性及促生潜力，被视为可持续农业中有前景的选择。本研究旨在筛选并评估具有双重功能的芽孢杆菌菌株，即既能作为生物防治因子抑制核盘菌，又能作为植物促生菌促进普通菜豆生长，以期为菌核病的绿色防控提供理论依据和技术支撑。该研究成果发表于《BioControl》期刊。
**主要研究方法**
研究人员从巴西马托格罗索州的微生物保藏中心筛选了九株芽孢杆菌属菌株。首先，利用 ITS 和 16S rRNA 基因序列分析对病原菌和细菌菌株进行分子鉴定。接着，通过体外双培养法、无细胞上清液（CFS）抑菌实验、挥发性有机化合物（VOCs）熏蒸实验以及菌核萌发抑制实验，系统评估菌株的拮抗能力。同时，检测菌株产生吲哚乙酸（IAA）、铁载体、溶磷能力及水解酶（蛋白酶、几丁质酶等）等生防与促生性状。最后，在温室条件下，采用完全随机设计，通过接种病原菌与细菌菌株，评估选定菌株（EVSA、BERA II、BEFA I 及其混合液）对菜豆种子萌发、植株存活率、株高、根长及生物量的影响，样本来源于经过表面消毒的菜豆种子及人工接种病原菌的盆栽试验。
**研究结果**
**菌株鉴定与致病性确认**
研究人员从感病菜豆组织中分离得到 SSF 菌株，基于 ITS rDNA 序列分析及形态学特征（白色棉絮状菌丝、黑色不规则菌核），确认其为核盘菌。接种试验显示该菌株能引起典型的菌核病症状，导致植株死亡。九株细菌菌株经 16S rRNA 基因测序鉴定为芽孢杆菌属。
**体外拮抗活性评估**
所有测试的芽孢杆菌菌株均对核盘菌 SSF 表现出显著的拮抗活性。在双培养实验中，菌丝生长抑制率介于 24.2% 至 65.9% 之间，其中 BERA-I、RIZO-A、EVSA 和 BEFA-II 效果最佳。无细胞上清液（CFS）实验显示，部分菌株（BERA-I、RIZO-A、BERA-II、RIZO-C）的代谢产物能完全抑制真菌生长。挥发性有机化合物（VOCs）实验中，EVSA、RIZO-A、BERA-I 和 RIZO-H 产生的气体完全阻断了菌丝生长。此外，所有细菌处理组的菌核均丧失萌发能力，表明细菌能有效破坏病原菌的休眠结构。
**促生性状与酶活分析**
九株菌中有五株能产生吲哚乙酸（IAA），所有菌株均能合成铁载体，多株菌具有溶磷能力。在水解酶产生方面，所有菌株均产蛋白酶，七株产纤维素酶，EVSA、BEFA-I 和 BERA-II 还能产生几丁质酶和葡聚糖酶，显示出多重生防机制。初步筛选发现，EVSA、BERA-II 和 BEFA-I 不影响菜豆种子萌发，而其他菌株则显著抑制萌发，因此这三株被选入温室试验。
**温室盆栽验证**
温室试验表明，接种核盘菌的对照组植株全部死亡。相比之下，接种了 EVSA、BERA-II、BEFA-I 单菌或其混合液的植株均能存活且未出现菌核病症状。在促生方面，EVSA 单菌接种显著提高了植株株高（增加显著）和根系发育（根长增加 61%，根干重增加 7%），无论是否存在病原菌胁迫，均表现出显著的促生效果。混合接种也能显著提升地上部和根系生物量。BERA-II 和 BEFA-I 虽未显著促进生长，但有效控制了病害，保障了植株在病原菌存在下的正常发育。
**讨论与结论**
研究结果表明，芽孢杆菌属菌株通过多种机制（如分泌抗菌代谢物、挥发性物质、水解酶及竞争营养）有效抑制核盘菌的生长并破坏其菌核结构。其中，EVSA 菌株因其兼具强效的病原菌抑制能力和显著的植物促生作用（特别是促进根系发育），展现出作为多功能生物接种剂的巨大潜力。与以往仅关注拮抗活性的研究不同，本研究证实了 EVSA 在无病原菌胁迫下仍能促进植物生长，体现了其作为植物根际促生菌（PGPR）的特性。尽管 16S rRNA 测序仅能将 EVSA 鉴定至属水平，但其功能特性符合芽孢杆菌属作为优良生防菌的特征。综上所述，EVSA 菌株有望开发为可持续管理菜豆菌核病的生物制剂，未来需进一步开展田间试验及活性物质鉴定以推动其应用。
打赏
